讓小球在斜面A某位置處由靜止?jié)L下，小球會沖上斜面B，改變斜面B的傾角，觀察小球是否能夠到達(dá)與釋放位置相同的高度。
　　伽利略曾研究過小球在斜面上的運(yùn)動。改變斜面A的傾角，小球的速度最后總會在斜面B上的某位置變?yōu)?，那小球能否到達(dá)與釋放位置相同的高度呢？　　不能。因?yàn)榇嬖诳諝庾枇湍Σ亮Α！　∪绻諝庾枇湍Σ亮π〉娇梢院雎圆挥嫞謺霈F(xiàn)什么現(xiàn)象呢？　　小球在斜面B上靜止時，距底面的豎直高度與它出發(fā)時的豎直高度基本相同。
環(huán)節(jié)一：分析“斜面實(shí)驗(yàn)”，初步認(rèn)識守恒思想
　　小球似乎會“記住”或“有愿望”，總想回到原來的高度。某種“東西”在小球的運(yùn)動過程中是不變的。運(yùn)動過程中總是保持不變的量，我們稱之為“守恒量”。在忽略空氣阻力和摩擦力影響的前提下，小球在斜面A、B上運(yùn)動的過程中什么量是守恒的呢？　　能量守恒?！　?6世紀(jì)末，伽利略、惠更斯、托馬斯·楊等科學(xué)家對上述現(xiàn)象進(jìn)行了不懈的研究，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)從能量的角度來研究這個“守恒量”。這節(jié)課我們就從能量的角度來研究一下，能量是如何轉(zhuǎn)化的呢？這個關(guān)于能量的守恒量究竟是什么呢？
　　在忽略空氣阻力和摩擦力的前提下，我們可以把兩個斜面抽象成光滑斜面。請大家從能量的角度來認(rèn)識這個物理過程——小球從斜面A上由靜止?jié)L下到?jīng)_上斜面B且速度變?yōu)?的過程中，哪些能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化？　　小球從光滑斜面A上滾下的過程中，它的重力勢能不斷減少，但它的速度越來越大，即它的動能不斷增加，所以這個過程中小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；在小球沖上光滑斜面B的過程中，它的重力勢能不斷增加，但它的速度越來越小，即它的動能不斷減少，在這個過程中小球的動能不斷轉(zhuǎn)化為重力勢能。
環(huán)節(jié)二：從動能和勢能轉(zhuǎn)化的角度，認(rèn)識機(jī)械　　　　能守恒
　　做功是能量轉(zhuǎn)化的量度，在整個過程中，通過什么力做功使重力勢能發(fā)生了變化？通過什么力做功使動能發(fā)生了變化？　　小球從光滑斜面A滾下的過程中，重力做正功，重力勢能減少；小球沖上光滑斜面B的過程中，重力做負(fù)功，重力勢能增加。整個過程中，只有重力做了功。小球從光滑斜面A上滾下的過程中，重力做正功，動能增加；小球沖上光滑斜面B的過程中，重力做負(fù)功，動能減少。
　　通過重力做功，重力勢能和動能之間發(fā)生了轉(zhuǎn)化。在整個過程中，什么是守恒量?　　重力勢能和動能之和保持不變，所以重力勢能和動能之和是守恒量?！　椥詣菽芸梢耘c動能相互轉(zhuǎn)化嗎？
　　在水平桌面上放置一個氣墊導(dǎo)軌，將彈簧的一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，彈簧的另一端與滑塊相連。開始，彈簧處于原長狀態(tài)，滑塊位于O點(diǎn)。然后，推動滑塊壓縮彈簧至某一位置A并由靜止釋放，滑塊來回振動。　　在這個過程中，空氣阻力和摩擦力足夠小，可以忽略不計。滑塊的運(yùn)動有什么特點(diǎn)？　　滑塊在O點(diǎn)左右兩側(cè)運(yùn)動。
　　在理想過程中，能量是如何轉(zhuǎn)化的？通過什么力做功，實(shí)現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)化？整個過程中，存在守恒量嗎？　　從A點(diǎn)到O點(diǎn)，彈力做正功，彈性勢能減少。根據(jù)動能定理，只有彈力做功，合力做的功即彈力做的功，彈力做正功，動能增加。滑塊到達(dá)O點(diǎn)時，動能最大，彈性勢能最小?！　腛點(diǎn)到B點(diǎn)，彈力做負(fù)功，彈性勢能增加。根據(jù)動能定理，只有彈力做功，合力做的功即彈力做的功，彈力做負(fù)功，動能減少?；瑝K到達(dá)B點(diǎn)時，動能最小，彈性勢能最大。　　整個過程中，通過彈力做功，彈性勢能和動能之間相互轉(zhuǎn)化，彈性勢能和動能之和保持不變。
　　如圖所示，一個小球在真空中做自由落體運(yùn)動，另一個同樣的小球在黏性較大的液體中由靜止開始下落。它們都由高度為h1的地方下落到高度為h2的地方。在這兩種情況下，重力做的功相等嗎？重力勢能的變化相等嗎？動能的變化相等嗎？重力勢能各轉(zhuǎn)化成什么形式的能？
　　這兩種情況下，重力做的功相同，重力做的功等于重力勢能的變化量，所以重力勢能的變化相等。動能的變化可以根據(jù)動能定理來分析。在真空中，重力做的功等于動能的變化量，減少的重力勢能等于增加的動能，系統(tǒng)機(jī)械能守恒。在黏性較大的液體中，重力做的功和阻力做的功之和等于動能的變化量，減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為動能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒。
　　請同學(xué)們試著舉例，還有哪些過程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒？　　豎直上拋小鋼球，小鋼球受到的空氣阻力較小，可以忽略不計。在這個過程中，只有重力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒。
　　動能與勢能之間的相互轉(zhuǎn)化，是否存在定量關(guān)系呢？　　如圖所示，質(zhì)量為m的物體沿光滑的曲面下滑，下落過程中經(jīng)過任意兩個位置A和B，高度由h1變化到h2，速度由v1變化到v2，不計空氣阻力。請利用動能定理和重力做功的特點(diǎn)，討論沿光滑曲面下滑的物塊的機(jī)械能是否守恒。
環(huán)節(jié)三：通過定量研究機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化，　　　　得出機(jī)械能守恒定律
　　上述過程中，物體從位置B上升到位置A的過程中，重力做負(fù)功，上述關(guān)系式是否依然成立？　　重力雖然做負(fù)功，但是合力做的功與動能的關(guān)系、重力做功與重力勢能的關(guān)系依然成立，因此上述關(guān)系式也仍然是成立的。
　　在水平彈簧系統(tǒng)中，可以定量分析動能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化嗎？　　在水平彈簧系統(tǒng)中，只有彈力做功。根據(jù)動能定理，彈力對物體做的功等于物體動能的增加量，彈力對物體做的功等于彈性勢能的減少量。也可以定量分析出，系統(tǒng)內(nèi)只有動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化時，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。
　　如果在一個過程中，重力和彈力都做功，系統(tǒng)的機(jī)械能還守恒嗎？　　例題　豎直懸掛的輕彈簧下連接一個小球，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時位于O點(diǎn)。用手托起小球至某位置。放手后，小球來回振動。忽略空氣阻力的影響，在小球振動的過程中，系統(tǒng)機(jī)械能守恒嗎？為什么？
　　在小球運(yùn)動的過程中，任選兩個狀態(tài)A和B。選某位置為勢能零點(diǎn)，處于狀態(tài)A時，物體具有的動能為EkA，系統(tǒng)具有的重力勢能為Ep重A，系統(tǒng)具有的彈性勢能為Ep彈A；處于狀態(tài)B時，物體具有動能為EkB，系統(tǒng)具有的重力勢能為Ep重B，系統(tǒng)具有的彈性勢能為Ep彈B。
　　在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變，這叫作機(jī)械能守恒定律?！　「鶕?jù)以上的研究，你認(rèn)為物體在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒的條件是什么？你對機(jī)械能守恒是如何理解的？　　只有重力或彈力做功。
　　重力勢能是地球與物體所組成的“系統(tǒng)”所共有的，彈性勢能也是系統(tǒng)所共有的，如彈簧的彈性勢能是彈簧與彈簧連接的物體所構(gòu)成的“系統(tǒng)”所共有的，它們都具有系統(tǒng)性，所以守恒對象是指“系統(tǒng)”?！　Α爸挥兄亓驈椓ψ龉Α钡氖睾銞l件的理解，彈力指的是系統(tǒng)內(nèi)的彈力，守恒條件可以理解為在系統(tǒng)內(nèi)有且僅有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功。　　“動能與勢能相互轉(zhuǎn)化”是指系統(tǒng)內(nèi)不同形式的機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化，其他形式的能量不參與該轉(zhuǎn)化。
　　例題　把一小球用細(xì)線懸掛起來，就成為一個擺，擺長為l，最大偏角為θ。如果阻力可以忽略，小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時的速度大小是多少？
環(huán)節(jié)四：機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用
　　應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析問題的思維流程：　　(1)確定研究對象及運(yùn)動過程?！　?2)分析物體在運(yùn)動過程中的受力情況，明確過程中系統(tǒng)內(nèi)是否只有重力或彈力做功，是否滿足機(jī)械能守恒的條件?！　?3)如果滿足機(jī)械能守恒的條件，規(guī)定勢能參考面，明確初狀態(tài)的動能和勢能和末狀態(tài)的動能和勢能?！　?4)根據(jù)機(jī)械能守恒定律寫出表達(dá)式并計算求解。

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